基于51單片機(jī)的led點(diǎn)陣屏的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)(編輯修改稿)
2024-10-08 03:05 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 一個(gè) 2μS 的高電平脈沖，即可產(chǎn)生復(fù)位動(dòng)作。最簡(jiǎn)單的硬件電路接法就是用一個(gè)電阻，一個(gè)電容和一個(gè)開關(guān)就構(gòu)成可靠的復(fù)位電 路 [8]，電阻一般選擇 10K，電容一般選擇 10181。F，具體電路如 （ 圖 ） 所示： 圖 通電瞬間復(fù)位電路 程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器設(shè)定 因?yàn)閱纹瑱C(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 [6]只有 128 Byte，非常有限，運(yùn)行大一點(diǎn)的程序就顯得捉襟見肘 ， 而且程序存儲(chǔ)器空間也只有 4K，大一點(diǎn)的程序就存儲(chǔ)不下，尤其是在存儲(chǔ)漢字點(diǎn)陣信息的時(shí)候，每個(gè)漢字32Byte， 100 個(gè)漢字就到了 ，程序也只有不到 1KB 的容量了。 在這時(shí)候必須外接存儲(chǔ)器來(lái)擴(kuò)展，那單片機(jī)怎么知道我們當(dāng)前使用的是內(nèi)部程序存儲(chǔ)器還是外部程序存儲(chǔ)器呢？所以就需要設(shè)定 單片機(jī) 11 是使用外部程序存儲(chǔ)器還是內(nèi)部程序存儲(chǔ)器， 89C51 把 31 腳設(shè)定為此功能，如果把 31 腳接地，則采用外部程序存儲(chǔ)器，如果把 31 腳接VCC，則默認(rèn)采用內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。我們暫時(shí)只是顯示幾十個(gè)漢字研究原理，所以僅僅用內(nèi)部存儲(chǔ)器就足夠了，所以把 31 腳接高電位，就僅僅使用內(nèi)部的 4K 程序存儲(chǔ)空間。如 （ 圖 ） 所示。但是在現(xiàn)實(shí)大屏幕顯示應(yīng)用中，一般要擴(kuò)展 ROM，比如 24C08（ 8K 的E2PROM），因?yàn)榇罅康臄?shù)據(jù)是有電腦傳送過(guò)來(lái)的，每個(gè)單片機(jī)只是負(fù)責(zé)自己控制的一行字符，這些數(shù)據(jù)是要隨時(shí)更新的，采用 ROM 可以隨時(shí)更新內(nèi) 容 ， 而且一般的顯示程序優(yōu)化以后的代碼 4K 也夠用了。 E A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16IN T 012IN T 113T014T115P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U78 9 C 5 1+5JZ2 4 M H zC33 0 PC23 0 PC11 0 u+5R2S W 2R11 0 k 圖 89C51 的基本外部電路 列驅(qū)動(dòng)電路 每個(gè)漢字需要 4 個(gè) 8*8 的 LED 點(diǎn)陣，要想實(shí)現(xiàn) 8 行掃描驅(qū)動(dòng)， 12 上下 2 行只使用了 1 個(gè) 74HC595 接到 LED 點(diǎn)陣模塊上，而每個(gè)漢字是按照 16*16 取模，所以需要 2 個(gè) 74HC595 來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)漢字，我的電路設(shè)計(jì)的是 8 個(gè)漢字，所以需要 8*2=16 個(gè) 74HC595 來(lái)實(shí)現(xiàn) 8 行掃描顯示。設(shè)計(jì)好的列驅(qū)動(dòng)電路的部分如下 （ 圖 ） 所示： 圖 列驅(qū)動(dòng)部分電路圖 串入并出移位寄存器 74HC595 列驅(qū)動(dòng)電路由集成電路 74HC595 構(gòu)成。它具有一個(gè) 8 位串入并出的移位寄存器和一個(gè) 8 位輸出鎖存器，而且移位寄存器和輸出鎖存器的控制是各自獨(dú)立的，可以實(shí)現(xiàn)在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時(shí)，傳送下一行的列數(shù)據(jù)，即達(dá)到數(shù)據(jù)準(zhǔn)備的目的。 13 圖 74HC595 外形及內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) 74HC595 的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如 （ 圖 ） 所示。它的輸入端有 8個(gè)串行移位寄存器，每個(gè)移位寄存器的輸出都連接一個(gè)輸出鎖存器。引腳 SI 是串行數(shù)據(jù)的輸入端。引腳 SCK 是移位寄存器的移位時(shí)鐘脈沖，在其上升沿發(fā)生移位，并將 SI 的下 一個(gè)數(shù)據(jù)輸入最低位。移位后的各位信號(hào)出現(xiàn)在各移位寄存器的輸出端，也就是輸出鎖存器的輸入端。 RCK 是輸出鎖存器的輸入信號(hào)，其上升沿將移位寄存器的輸出輸入到輸出鎖存器。引腳 G 是輸出三態(tài)門的開放信號(hào)，只有當(dāng)其為低時(shí)鎖存器的輸出才開放，否則輸出端為高阻狀態(tài)。 SCLR 信號(hào)是移位寄存器的清 0 輸入端，當(dāng)其為低時(shí)移位寄存器的輸出全部為 0。由于 SCK 和 RCK 兩個(gè)信號(hào)是互相獨(dú)立的，所以能夠做到輸入串行移位與輸出鎖存互不干擾。芯片的輸出端為 QA～ QH， 最高位 QH 可作為多片 74HC595 級(jí)聯(lián)應(yīng)用時(shí)向上一級(jí)的級(jí)聯(lián)輸出。但因 QH 受輸出鎖存器輸 入 控制，所以還從輸出鎖存器前引出了 QH’，作為與移位寄存器完全同步的級(jí)聯(lián)輸出。 14 由 74HC595 在 供電的情況下（ 25℃ ），可以達(dá)到 21MHz 以上的時(shí)鐘頻率，而我們采用的 89S51 的時(shí)鐘頻率只有 24MHz，串口方式 0 的時(shí)鐘頻率只有 fosc/12=2MHz，所以 74HC595 完全勝任；由于 74HC595 輸出高電平時(shí)每個(gè)管腳的驅(qū)動(dòng)電流只有 20mA，而每個(gè)LED 發(fā)光管的驅(qū)動(dòng)電流也是 20mA，要是 8 個(gè)發(fā)光管同時(shí)輪流點(diǎn)亮的時(shí)候瞬間電流必定大于 20mA，所以我們采用是采用吸收電流的方式直驅(qū) LED 發(fā)光管。 行驅(qū)動(dòng)電路 本設(shè)計(jì)采用的是行驅(qū)動(dòng)電路，主要是將輸入的信號(hào)通過(guò) 3/8 譯碼器譯碼后，再通過(guò) TIP127 擴(kuò)流以驅(qū)動(dòng) LED 點(diǎn)亮，然后再進(jìn)行行掃描來(lái)達(dá)到動(dòng)態(tài)顯示的目的。 電路的設(shè)計(jì) 89S51 單片機(jī) P2 口低 4 位輸出的 3 條 行選信號(hào) 和 2 條使能信號(hào)，通過(guò) 74LS244 八位數(shù)據(jù)緩沖器 ，經(jīng)緩沖調(diào)整后，再 將數(shù)據(jù)送往 3/8 譯碼器 74LS138 譯碼的輸入端，生成 8 條行選通信號(hào)線，接入一 10K的電阻， 再接入 TIP127 的基極， 當(dāng) TIP127 導(dǎo)通后再去驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的行LED 顯示。其硬件電路如 （ 圖 ） 所示： 15 圖 74LS138 譯碼擴(kuò)流電路 3—8線譯碼器 74LS138 我們前面的列驅(qū)動(dòng)電路里面只是用了單片機(jī)的串口跟 P3 口，還剩下 P0 口 以及 P1 口可以直接接到 8 個(gè) LED 的行選端，但是為了整個(gè)大屏幕方便以后擴(kuò)展控制， 以及 防止直接驅(qū)動(dòng)損壞單片機(jī)以及隔離外界干擾信號(hào)， 所以 使用了 74LS138 這個(gè) 3—8 譯碼器作為行選 通的芯片。 74LS138 譯碼器的引腳圖，邏輯圖及真值表如下 （ 圖 ） 、 （表） 所示： 16 圖 74LS138 的外部引腳圖以及內(nèi)部原理圖 表 3 線 8 線譯碼器 74LS138 的真值表 由上看以看出，只要在信號(hào)輸入端 A， B， C 輸入特定組合的 0 的組合序列，就可以在輸出端輪只有一個(gè)流輸出低電壓 0，這樣我們就可以有選擇的控制行電路。 17 大電流達(dá)林頓管 TIP127 TIP127 是一種大功率的 PNP 型達(dá)林頓管，其主要目的在于 LED的列 驅(qū) 動(dòng)電路做擴(kuò)流作用。我
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